Senzori si traductoareSenzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, Prof. dr. ing. Valer DOLGA...

Senzori si traductoare

Prof. dr. ing. Valer DOLGA,

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 2

Cuprins 11Senzori tactili


Senzori tactili

- Senzorii tactili imită posibilităţile senzitive ale mâinii umane;

- “pulpa” degetului - sensibilitatea este de 2mg/mm2

- suprafaţa dorsală a degetelor – sensibilitatea = 15 mg/mm2

- mâna stângă a unui virtuos al viorii:

•efectueaza 580 atingeri ale coardelor / minut

•1180 de nivele de atingere între 1N şi 5NProblemele rezolvate:

•determinarea existenţei contactului efector piesa prehensată;

•determinarea coordonatelor şi suprafeţei de contact;

•măsurarea forţei de prehensare;

•înregistrarea distribuţiei efortului pe bacul efectorului;

•determinarea orientării piesei prehensate;

•determinarea alunecării piesei între bacurile DP

•determinarea proprietăţilor mecanice a pieselor prehensate


Locul matricii senzoriale:

1 – efector; 2 – bac; 3 – matricesenzorială; 4 –cale de informaţie

Informaţia poate fi obţinută:

•printr-un ansamblu de celuleelementare dispuse în matrice;

•printr-o linie informaţionalăanalizată secvenţial;

•printr-o tehnică ce livreazăinformaţiile simultan.


rezoluţia a senzoruluiu1

[%]1000 ⋅−+

=A

AIIiε


Senzori tactili magnetoelastici


Senzori tactili piezoelectrici

σε

⋅⋅

=hdU

σ[N/mm2] este efortul mecanic în piezoelement,

ε [F/m] este permitivitatea materialului,

h [m] este grosimea piezoelementului,

d [C/N] este constanta piezoelectrică

Element senzitivpiezoelectric

Senzor tactil piezoelectric

Schema electrică principială a circuituluide măsurare


Senzor tactil binar (1 –membrană metalică; 2-material

elastic)

Senzori tactili binari

Dimensiuni de gabarit a unui senzor tactilmatricial binar optic


a) fără solicitare;

b) cu solicitare exterioară


Senzori tactili inductivi

“Punct” sensibil într-o matrice tactilă

(1–arc; 2 – buton; 3 – traductor inductiv)


Senzori piezorezistivi

Matrice tactilă: 1- electrozi superiori; 2-electrozi inferiori; 3 – material piezorezistiv

Tipuri de conductivitate:

transversală (a) şi longitudinală (b)Conductivitatea transversală: repartizarea liniilor de curent

Repartizarea liniilor de curent pentruconductivitatea longitudinală


1-inel conductor;

2-linie matriceală;

3-dioda; 4-circuit imprimat;

5-material piezorezistiv;

6- material de protecţie

Schema electrică a circuitului de măsurare


Senzori tactili pe baza de elastomeri

Matrice senzorială

1- electrod metalic; 2 – electroddin cauciuc siliconic:

a) principiul de funcţionare;

b) schema de măsurare


1- elastomer conductor; 2- izolator; 3- suprafaţa conductoare; 4 - suportizolator:

a) structura şi comportamentul în lipsa şi prezenţa forţei exterioare;

b) suprafaţă de contact 1-3


Senzori tactili tensorezistivi

1- buton; 2 - membrană elastică; 3-element elastic primar; 4 - şurub


Senzori tactili optici

1 - bac; 2 – element sensibil; 3- membrană elastică; 4 - buton; 5- ecran

a) aspect general; b) structura unui element sensibil

1- perete intermediar; 2-

punct tactil; 3 -membrană elastică; 4 -

fibre optice:

a) vedere generală; b) secţiune printr-un punct

sensibil


1 - obiect; 2- membranăelastică; 3 - material transparent; 4 - matrice cu fototranzistoare; 5 - sursăluminoasă; 6 – lentilăcolimatoare;7 - fibre optice

1-cauciuc siliconic; 2-cauciuc transparent; 3-raşină epoxidică;

4-fibra optică; 5-sursă de lumină:

a) elementele componente;

b) principiul de funcţionare


1-obiect de prehensat; 2-membrană elastică; 3-placă transparentă; 4-rază luminoasă

1-membrană;

2-placă acrilică;

3-sursă de lumină;

4 -suport;

5-deget;

6-oglindă;

7- ecran


Senzori tactili pentru formetridimensionale

1-tijă; 2-suport; 3-obiect

1-bac; 2-traductor de deplasare rezistiv; 3-ghidaj; 4-piesă; 5-plane de relief

Schiţa principială a unei matrici senzoriale


1-suport; 2-tub; 3-arc;

4-tija;5-arc

Ll F = N x1 ⋅

)Ll + (1 F = N x2 ⋅

F + )N + N( F a21y ⋅≥ μ

)Ll2 + (1 tg - 1

F F ay

⋅⋅≥

αμ


Senzori tactili magnetici

a) soluţia principială;

b) variaţia rezistenţei

1-piesă;

2-folie magnetică;

3-folie din polimer;

4-magnetorezistenţe

Variaţia rezistenţei încâmp magnetic pentru sonde de

diferite forme

Senzor tactil:

a) soluţia principială;

b) variaţia rezistenţei


Senzori tactili termici

1-obiect; 2-termistor;

3-strat de cuplare termică;

4-strat intermediar;

5-sursă termică;

6-strat izolator;

7-placă cu circuite

Termistoarele (diametru 1 mm, rezistenţă 1500 Ω la 250 C) suntpoziţionate cu un pas de 3 mm.

Această valoare dă o densitate a punctelor de sensibilitate termică, de acelaşi ordin ca şi a degetului uman.

Termistorii au fost aleşi pentru dimensiunea lor mică şi inerţia termicăredusă.

Senzor tactil termic


Senzori tactili acustici

Variante principiale de senzori acustici:

a) varianta cu emiţător şi receptor separaţi

b) varianta cu emiţător şi receptor unic

Senzor tactil acustic: a) elementelecomponente; b)principiul de funcţionare

(1-obiect; 2-cauciuc siliconic;3-electrozi;4-PVDF;5-strat de bază)

Poliflorura de vinilid (PVDF) • coeficientul de reflexie pentru o limită de separaţie cauciuc siliconic / aer este practic -100 %.

• coeficientul de reflexie pentru o zonă de separaţie cauciuc siliconic / oţel (semnificând contactul bac - piesa metalică) este de 95 %.

• pentru o viteză a undelor sonore de c = 1000 m/s prin cauciucul siliconic, timpul necesar unui impuls sonor de a traversa şi a se întoarce pe distanţa de 3 mm este de 6 μs. În cazul comprimării stratului de cauciuc siliconic, cu până la 80 % din grosimea iniţială (aprox. 0.6 mm), timpul necesar impulsuluisonor este de 24 ns.


Senzori tactili de alunecare

a)detectarea alunecării; b)-detectarea sensului alunecării

1-piesă; 2-bac; 3-rolă


1 – bila cu concavitati

2 - pârghie elastică

3 – contacte închise

1 - bac

2 – rola din cauciuc

3 – magnet

4 - bobina

Senzori si traductoareSenzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, Prof. dr. ing. Valer DOLGA...

Documents

Transcript of Senzori si traductoareSenzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, Prof. dr. ing. Valer DOLGA...